淺談3D打印Otto機器人及其編程及未來發展前景

孫啟澎

（威海市第二中學，威海 264200）

3D打印的思想起源于19世紀末的美國，并在20世紀80年代得到了發展和普及。三維打印是科學技術融合模型中最新的高維數據之一。其技術原理是一種累積制造技術，即快速成形技術的一種機器，它是一種以數字模型文件為基礎，將數據和原料輸入其中，再將其逐層疊加，構造立體模型，其相較于傳統打印，他并不是平面構造而是一種立體空間構型，其材料多種多樣，運用塑料，陶泥，特殊蠟材、粉末狀金屬等可粘合材料，通過打印一層層的粘合材料來制造三維的物體。

1 3D打印機器人的實現步驟

1.1 croe4.0設計

（1）設計舵機，主板，拓展版及超聲波傳感器，先利用游標卡尺進行精確測量得出零件尺寸，再進行分析規劃零件尺寸是否符合最后組裝要求，利用croe4.0拉伸，旋轉等功能設計出零件外形。（2）設計Otto機器人頭部外殼，構思機器人內部構造設計出組裝草圖，進行空間規劃，使各個零件能正常運作。利用croe分析中的測量測量已建好個零件尺寸使機器人殼內構造更精確，利用拉伸，旋轉，鏡像，陣列等功能建立機器人頭殼的三維模型。（3）設計機器人腿及腳的三維模型，進行進一步裝飾。

1.2 croe.4.0組裝

組裝機器人內部結構，打開已設計好的零件及頭部的prt.文件。利用組裝中重合，平行，距離等操作使零件裝入機器人頭內部，若未能完全約束則進行細微調整。將腿部和腳部的舵機和舵機頭進行裝配。

1.3 croe4.0進行仿生模擬運動

打開裝配文件asm.將裝配好的舵機定義為銷，選定腿部舵機頭的軸和舵機的軸再通過平移使二者對其選定旋轉軸進行零度角設定，旋轉范圍0-180再選定腿部舵機和舵機頭進行相同設定。在應用程序中選定機構，設定伺服電機，進行角速度或若干角位置的設定，在分析中進行調配使機器人進行運動。

1.4 打印模型

經以上三步確認無誤后進行打印，將prt.格式文件保存為stl.格式文件利用kisslicer軟件進行切片分析，調整坐標系機器溫度及打印速度。經Slice后save保存至3D打印機中的SD卡中，利用打印機打印文件。

1.5 組裝模型

打印完成后將模型取出，將已有零件裝入機器人內部。將主板插入拓展板中，利用接線使其余各部件與拓展版相連，依照裝配好的模型進行組裝。

1.6 編程

打開Arduino，從工具欄中選取相應模板，確認端口連接無誤后進行舵機角位置的設定，連續多個角位置以及一定的延遲時間即可完成運動。

2 對機器人發展的思考

經過上述步驟，3D打印機器人就完成了。對于機器人未來的發展我認為可以分以下幾點：

2.1 語言功能的完善

眾所周知，語言是社會中不可或缺的一種智能，它可以表達出情感也可以傳遞信息，對于未來機器人的發展其語言固然重要。像現在的天貓智能音箱就是個很好的典范，他要學會多國語言，還要能和人做出復雜的交流對話，表達自己所想，這才能算上基本成功。

2.2 各種動作的完美化

相較于語言的感知，動作更加直觀，現在的許多機器人動作都略顯僵硬，我覺得未來的機器人可以像人一樣具有類似肌肉和關節的運動體系來完善動作，甚至可以做出電影中一些高能的武打動作。

2.3 外形越來越酷似人類

機器人的外形越來越酷似人類這毋庸置疑，《機器人總動員中》可愛的兩個機器人到《終結者》中外形炫酷的人形機器人這樣的轉變也是科學家們不斷追求的理想結果。科學家們正一步一步用多種材料來代替人的肌肉，骨骼，毛發。現在已經成功用3D打印技術打印出人造心臟，伴隨科學家們的努力，以后可能分辨不出走在你旁邊的是人還是機器人。

2.4 思維能力越來越強

超能陸戰隊中的大白就是一個典范，他可以說是具備了人的感情和思維，它可以讀懂人的心。具備思想，這也正是機器人發展的重要階段。人與動物最大的區別在于人有意識，能夠思考。機器人未來的發展若想突飛猛進，思考是必不可少的。這將會是一項非常艱巨的工程，用代碼來寫出思維其難度可想而知。我認為可以通過人腦來幫助機器人思考，人在思考時，腦電波的變化可以充分利用起來，機器人會解讀人的想法，來做出應答，這未必不可一試。

2.5 具備越來越多樣化功能

相信變形金剛的形象已經深入人心，這種多功能機器人可以自由變形，可以裝備武器，還可以與人溝通，和人類并肩作戰這是多少人兒時的夢醒。現在一些國外愛車人士已經將汽車改裝成變形金剛，只不過變形需要很長時間。回望現在，我們已經有掃地機器人，智能音箱，做飯機器人，機器狗，以及軍事機器人，納米機器人。放眼未來，機器人的功能肯定更加多種多樣，變形金剛的夢想也將變為現實。

3 結論及建議

隨著高新技術的發展，機器人已經大量涌現。在日常生活中，機器人也漸漸成為不可或缺的一部分。其類型多種多樣，可以按形式，智能程度，移動性，結構等諸多標準來分類。有的機器人甚至可以用來科研考察，一些發達國家也相繼研制出軍事機器人。相信在不久的將來機器人能取得質的飛躍。